La città è stata abitata fin dall’epoca preistorica. Ad oriente della Basilica, nell’area prospiciente l'ingresso, si sono rinvenuti manufatti databili dall’età paleolitica fino all’età del bronzo; a sud di essa, verso Porta Giustizia, sono stati scoperti i resti di capanne, a testimonianza dell’esistenza di un abitato preistorico. Nell’area del Tempio di Cerere, e tra questo e Porta Aurea, si sono trovate attestazioni archeologiche che documentano uno stanziamento di età neolitica. In effetti sia la Basilica che il Tempio di Cerere si trovano su due lievi alture (probabilmente in epoca preistorica più accentuate), per cui si può immaginare che esse fossero occupate da due villaggi, separati da un piccolo torrente che scorreva dove oggi si trova il Foro. Forse in epoca eneolitica le due alture furono abitate dalla popolazione di origine egeo-anatolica appartenente alla facies della Civiltà del Gaudo, che poi scelse come luogo privilegiato per le sue sepolture la località Gaudo, situata a 1,5 chilometri a nord di Paestum.

Paestum è circondata da una cinta muraria quasi totalmente conservata, con un perimetro poligonale che si sviluppa per circa 4,75 km, seguendo l'andamento del banco di travertino sul quale sorge la città. È costituita da una muratura a doppia cortina di grandi blocchi squadrati, riempita al centro con terra ed intervallata da 28 torri a pianta quadrata e circolare, di cui quasi tutte sono distrutte o ridotte a ruderi.

In corrispondenza dei punti cardinali si aprono le quattro porte principali d'accesso; vi sono inoltre una serie di ben 47 aperture minori, chiamate posterulae, funzionali sia all'accesso in città sia all'organizzazione della difesa. La Porta Sirena, così chiamata da un animale fantastico scolpito con funzioni apotropaiche all'esterno di essa, si trova sul lato est. Sul lato sud si apre invece Porta Giustizia, con un ampio vestibolo d'accesso, difesa ai lati da due torri, una circolare, una quadrata. L'ingresso ad ovest, quello che affaccia verso il mare, avveniva attraverso presso Porta Marina, dotata anch'essa di un ampio vestibolo lastricato e difesa ai lati da due torri, una circolare ed una quadrata. Poco resta invece della Porta Aurea, a nord della città, demolita agli inizi dell'ottocento.